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公開番号2025142604
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2024042052
出願日2024-03-18
発明の名称電力変換器、充電装置、車両、電源装置、力率改善回路、DC-DCコンバータおよびインバータ
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250924BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】スイッチング素子のオン時間を常に適切な補正量で補正でき、正確なインターリーブ制御を行うことができる電力変換器を提供する。
【解決手段】PFC回路は、比較相(第1相)に対する制御相(第2相)の目標位相差(180°)と計測位相差との位相偏差Δθを抑える方向のオン時間補正値Δtonを算出するオン時間補正値算出部として機能するPI制御部32を備える。PFC回路は、オン時間補正値Δtonを100%からのずれ度合(1+α)に換算し、ずれ度合(1+α)を基準オン時間tonに乗算して制御相(第2相)におけるスイッチング素子のオン時間ton2を生成するオン時間生成部として機能するゲイン調整部33、加算器34、乗算器35を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
スイッチング素子のオンオフ制御によって入力電圧を出力電圧に変換する電力変換器であって、
目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備え、
前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部と、
前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部と、
前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部と、を備える電力変換器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記オン時間生成部は、前記オン時間補正値に負の係数を乗じた値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記比較相における前記スイッチング素子のオン時間を生成する請求項１記載の電力変換器。
【請求項３】
蓄電池を充電する充電装置であって、
供給される供給電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、前記蓄電池を充電する直流電圧とする請求項１又は２に記載の電力変換器を備える充電装置。
【請求項４】
蓄電池が搭載された車両であって、
車外から供給される供給電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、前記蓄電池を充電する直流電圧とする請求項１又は２に記載の電力変換器を備える車両。
【請求項５】
蓄電池を充電する充電装置と、前記蓄電池から放電する放電装置とのいずれか一方もしくは両方を備えた電源装置であって、
前記充電装置と前記放電装置との少なくともいずれか一方に請求項１又は２に記載の電力変換器を備える電源装置。
【請求項６】
スイッチング素子のオンオフ制御によって交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する力率改善回路であって、
目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備え、
前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部と、
前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部と、
前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部と、を備える力率改善回路。
【請求項７】
スイッチング素子のオンオフ制御によって直流の入力電圧を直流の出力電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータであって、
目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備え、
前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部と、
前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部と、
前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部と、を備えるＤＣ－ＤＣコンバータ。
【請求項８】
スイッチング素子のオンオフ制御によって直流の入力電圧を交流の出力電圧に変換するインバータであって、
目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備え、
前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部と、
前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部と、
前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部と、を備えるインバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を出力電圧に変換する、複数の相を目標位相差で動作させるインタリーブ方式の電力変換器、充電装置、車両、電源装置、力率改善回路、ＤＣ－ＤＣコンバータおよびインバータに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する複数相の力率改善回路を目標位相差で動作させるインターリーブ方式のコンバータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１-９１９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目標位相差との誤差に対するＰＩ制御の出力（Δｔｏｎ）を予め算出したメインスイッチのオン時間（ｔｏｎ）に加算することで、フェーズ間の位相を調整している。しかし、インターリーブ方式のコンバータを臨界モードで動作させる場合、スイッチング周波数が（固定ではなく）可変である。従って、目標位相差との誤差に対するＰＩ制御の出力（Δｔｏｎ）は、スイッチング周波数に依らない値となるため、適切な補正量が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明の一態様は、スイッチング素子のオン時間を常に適切な補正量で補正でき、正確なインターリーブ制御を行うことができる電力変換器、充電装置、車両、電源装置、力率改善回路、ＤＣ－ＤＣコンバータおよびインバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電力変換器は、スイッチング素子のオンオフ制御によって入力電圧を出力電圧に変換する。前記電力変換器は、目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備える。前記電力変換器は、前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部を備える。前記電力変換器は、前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部を備える。前記電力変換器は、前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部を備える。
本発明の一態様に係る充電装置は、蓄電池を充電する。前記充電装置は、上述の電力変換器を備える。電力変換器は、供給される供給電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、前記蓄電池を充電する直流電圧とする。
【０００７】
本発明の一態様に係る車両は、蓄電池を搭載する。前記車両は、上述の電力変換器を備える。電力変換器は、車外から供給される供給電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、蓄電池５を充電する直流電圧とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る電源装置は、蓄電池を充電する充電装置と、蓄電池から放電する放電装置とのいずれか一方もしくは両方を備える。電源装置は、前記充電装置と前記放電装置との少なくともいずれか一方に上述の電力変換器を備える。充電装置は、供給される電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、蓄電池を充電する電力とする前記電力変換器を備える。前記放電装置は、前記蓄電池に蓄電された電力を前記入力電圧とし、前記出力電圧を、負荷に供給する電力とする電力変換器を備える。
【０００９】
本発明の一態様に係る力率改善回路は、スイッチング素子のオンオフ制御によって交流の入力電圧を直流の出力電圧に変換する。前記力率改善回路は、目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備える。前記力率改善回路は、前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部を備える。前記力率改善回路は、前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部を備える。前記力率改善回路は、前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部を備える。
【００１０】
本発明の一態様に係るＤＣ－ＤＣコンバータは、スイッチング素子のオンオフ制御によって直流の入力電圧Ｖｉｎを直流の出力電圧Ｖｏに変換する。前記電力変換器は、目標位相差で動作させる制御相と比較相とを備える。前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記出力電圧および出力電圧指令値を用いて、前記スイッチング素子をオンさせる基準オン時間を決定する基準オン時間決定部を備える。前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記比較相に対する前記制御相の前記目標位相差と計測位相差との位相偏差を抑える方向のオン時間補正値を算出するオン時間補正値算出部を備える。前記ＤＣ－ＤＣコンバータは、前記オン時間補正値に基づく補正率を前記基準オン時間に乗算して前記制御相における前記スイッチング素子のオン時間を生成するオン時間生成部を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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